变频器在民用建筑电气设计中的应用 甘肃省建筑设计研究院 王治义 730030
随着电力电子技术、微电子技术的发展及控制理论的进步，加之变频器具有高效率的性能和良好的控制特性，目前已经广泛地应用于交流电动机的速度控制中。人们使用变频器不但可以节省能量，而且可以提高产品质量与数量。在建筑系统中应用变频器主要还是为了节能与获得良好的起动特性。本文介绍了变频器在建筑中的具体应用。 １ 变频调速的基本原理
三相交流电动机的转速与频率、极数及转差率之间的关系如下：
ｎ＝６０ｆ*(１－ｓ)／ｐ 其中：
ｎ——每分钟的转速； ｆ——交流电的频率； ｐ——磁极对数； ｓ——转差率。
在三相电动机中对转速的调整可以通过调整交流电的频率、电动机的极数以及转差率来实现。过去人们通过对电机的极数变化来调整电机的转速，但随着电子技术的发展，变频器技术的不断成熟，调整电源的频率要比调整电机的极数与转差率方便得多，所以，现在对三相交流电动机进行转速调整都通过调节三相交流电的频率来实现。 ２ 变频器在中央空调系统中的应用
中央空调是大楼里的耗电大户，每年的电费中仅空调耗电占６０％左右，因此中央空调的节能改造显得尤为重要。由于中央空调系
统必须按天气最热、负荷最大时设计，并且留１０～２０％设计余量，而实际上绝大部分时间空调是不会运行在满负荷状态下，所以，存在较大的富裕量，节能的潜力较大。
其中，冷冻主机可以根据负载变化随之加载或减载，冷冻水泵和冷却水泵却不能随负载变化做出相应调节，存在很大的浪费，所以在中央空调系统通常对冷冻水泵与冷却水泵进行变频控制。由于空调系统的控制对象是水的流速与温度，所以可以通过冷却水系统与冷冻水系统中的出回水温度差进行循环水流速的变频控制。对于冷冻泵来说，由于冷冻水的温度比较固定，所以仅通过回水温度就可以确认房间的温度是否能够达到理想状况。而对于冷却水系统来说就不一样了。由于冷却水系统需要屋顶的冷却塔对冷水机组的出水进行散热，所以需要采集两个地方的温度即冷却塔进、出水温度，并对作温差进行变频控制。由于空调系统的冷却水泵与冷冻水泵一般设计成两（多）台水泵并联，故可以采用一台变频器控制多台水泵的变频方案。当投入的１＃水泵工作频率上升至５０Ｈｚ时，将其切换至工频并将后序的水泵从０Ｈｚ起动，依次类推，直至满足所需要的流量与流速从而实现恒温差控制。另外，可以对每一台水泵加变频器进行调速，即所谓的全变频方案，这种方案较单纯，采用一台变频器的调速效果要好得多，但是所需的费用也相应地高一些。另外在中央空调系统中补水泵也采用变频补水方案，只是一般补水泵是一用一备，在变频补水控制柜内增加了水泵运行切换功能。同时由于变频器是软启动方式，采用变频器控制电机后，电机在起动时及运转过程中均无冲击电流，停泵时电
机是在变频下停泵，所以对空调水泵的变频控制不但可以节省能量，而且可以延长水泵电机、控制器件及机械散件、轴承、阀门、管道的使用寿命，避免水锤现象的发生。 ３ 变频器在恒压自动供水系统中的应用
在小区建设普及特别是小高层建筑及高层建筑日益增多的今天，小区的供水问题成为住户比较关心的问题，因为老百姓不再想过“住楼住楼用水发愁”的日子，所以变频恒压自动供水便提上了日程。目前在小区的建设中往往需要建设一个二次加压供水泵房并采用变频器实现恒压自动供水。一般情况下，为保证小区的供水正常，在设计时往往设计成“两用一备”三台水泵，由一台变频器（附加ＰＩＤ调节器、单片机、ＰＬＣ等器件构成控制系统）拖动三台水泵循环运转。与空调水泵控制不同，恒压供水自动控制系统通过压力传感器采集管网中的压力并将其转换成模拟信号进行变频控制。这样变频恒压水系统直接取代水塔、高位水箱及传统的气压罐供水装置，为局部加压供水开辟了新的途径。另外水泵耗电功率与电机转速的三次方成正比关系，所以水泵调速运行的节能效果非常明显，平均耗电量较通常供水方式节省４０％。可编程控制器结合使用，可实现循环变频，电机软启动，具有欠压保护、过压保护、短路保护、过流保护功能，工作稳定可靠，大大延长了设备的使用寿命。其工作原理与空调系统水系统的工作原理基本相同。
首先１,2＃泵由变频器供电工作，水泵电机转速随着调节器输出给变频器控制信号的变化而改变，以保持管网压力的稳定。用水量大
变频器在民用建筑电气设计中的应用
